KR100307039B1 - Welding method of conductors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용접 금속 중 Si 또는 Mg의 분포를 균일하게 유지하여 용접 균열이 발생하는 것을 방지하는 도체의 용접 방법을 제공한다.The present invention provides a method for welding conductors that maintains a uniform distribution of Si or Mg in the weld metal to prevent welding cracks from occurring.
알루미늄 합금으로 되는 도체 파이프(6)의 용접 개방단(開先)(8)과, 알루미늄 합금으로 되는 단자 부품(7)의 용접 개방단(9) 사이에 알루미늄 합금으로 되는 링 형상의 용접 땜재(11)를 삽입한다. 이 용접 땜재(11)에 전자 빔(12)을 조사하여 용융시켜서 쌍방의 부품을 일체로 용접한다. 용접 금속에 대한 모재의 희석률을 60%에 달하지 않는 값으로 제한함으로써 용접 금속 중 Si량을 5.35∼12.0%(중량 퍼센트)로 조절한다.Ring-shaped welding solder made of aluminum alloy between the weld open end 8 of the conductor pipe 6 made of aluminum alloy and the weld open end 9 of the terminal component 7 made of aluminum alloy. 11) Insert. The welding brazing material 11 is irradiated with the electron beam 12 to be melted to weld both parts together. The amount of Si in the weld metal is adjusted to 5.35 to 12.0% (weight percent) by limiting the dilution rate of the base metal to the weld metal to a value not reaching 60%.
Description
본 발명은 전력용 개폐기에 조립되는 도체를 고 에너지 빔을 사용하여 용접하는 도체의 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a welding method of a conductor for welding a conductor assembled to a power switch using a high energy beam.
이러한 류의 알루미늄 합금으로 되는 도체의 용접법의 하나로 용접 땜재를 사용하는 MIG 용접법이 있다. 이 MIG 용접법에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 용접 전원(1)과 접속되는 용접 전류 도체(2)에 용접 와이어(3)를 지지하여, 용접 중에 용접 와이어(3)에 안정하게 전류를 공급한다. 또 용접 중에 용접 금속의 산화를 방지하기 위해 용접 와이어(3)를 둘러싸는 노즐(5)을 통해서 불활성 가스(4)를 공급한다. 알루미늄 합금으로 되는 도체 파이프(6) 및 단자 부품(7)에는 미리 용접 개방단(8, 9)을 가공하고, 서로 간에 동심을 유지하여 중심을 맞춤한 도체 파이프(6) 및 단자 부품(7)을 용접 개방단(8, 9)을 메우는 용접 금속(10)에 의해 일체로 용접한다. 이 용접 개방단(8, 9)의 중심 맞춤(centering)을 용이하게 하기 위하여 도체 파이프(6)와 단자 부품(7)은 소켓 삽입 이음(socket and spigot joint)으로 연결하고 있다.One of the welding methods for conductors made of aluminum alloys of this kind is the MIG welding method using welding solder. In this MIG welding method, as shown in FIG. 7, the welding wire 3 is supported by the welding current conductor 2 connected to the welding power supply 1, and a current is stably supplied to the welding wire 3 during welding. Further, in order to prevent oxidation of the weld metal during welding, the inert gas 4 is supplied through the nozzle 5 surrounding the welding wire 3. The conductor pipe 6 and the terminal component 7 made of aluminum alloy are machined in advance in the welding open ends 8 and 9, and the conductor pipe 6 and the terminal component 7 which are centered by maintaining concentricity with each other. Is welded integrally by the welding metal 10 which fills the welding open ends 8 and 9. In order to facilitate the centering of the weld open ends 8, 9, the conductor pipe 6 and the terminal component 7 are connected by socket and spigot joints.
이 용접 중에 용접 전류 도체(2)에 전기가 공급되고, 이 때 용접 땜재인 용접 와이어(3)에 전류가 흘러서 용접 와이어(3)의 선단에 발생하는 아크로 용접 와이어(3)가 용융하고, 연속하여 용접 와이어(3)를 송출함으로써 용접 금속(10)이 생성되어 용접 개방단(8, 9)이 메워져서, 도체 파이프(6)와 단자 부품(7)이 일체로 접합된다.Electricity is supplied to the welding current conductor 2 during this welding, and an electric current flows in the welding wire 3 which is a welding brazing material at this time, and the arc furnace welding wire 3 which generate | occur | produces in the front end of the welding wire 3 melts, and it is continuous The welding metal 10 is produced | generated by sending out the welding wire 3, the welding open ends 8 and 9 are filled, and the conductor pipe 6 and the terminal component 7 are integrally joined.
통상적으로 도체 파이프(6) 및 단자 부품(7)은 도전율이 양호한 Al-Mg-Si계 합금이 사용되고 있으나, 이 재료는 용접 균열 감수성이 높다. 이 때문에 용접 균열을 방지하기 위하여 용접 와이어(3)로는 용접성이 뛰어난 Al-Si계 합금 또는 Al-Mg계 합금이 사용되고 있다.Typically, the conductor pipe 6 and the terminal component 7 are made of Al-Mg-Si alloy having good electrical conductivity, but this material has high weld cracking susceptibility. For this reason, Al-Si type alloy or Al-Mg type alloy which is excellent in weldability is used as the welding wire 3 in order to prevent a welding crack.
이 MIG 용접 대신에 근년에는 전자 빔 용접법도 사용되고 있다(일본국 특개평 3-57575호 공보, 특개평 4-1820789호 공보 등). 이 전자 빔 용접에서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 도체 파이프(6) 및 단자 부품(7)에 미리 용접 개방단(8, 9)을 형성하고, 이 용접 개방단(8, 9) 사이에 용접 금속량에 따라 0.2∼2.0mm의 링 형상의 용접 땜재(11)를 삽입한다. 용접 중에 전자 빔(12)에 의해 용접 땜재(11)가 용융하여 용접 금속(10)이 생성되어, 용접 개방단(8, 9)이 메워져서 도체 파이프(6)와 단자 부품(7)이 일체로 접합된다.In recent years, instead of this MIG welding, the electron beam welding method is also used (Japanese Patent Laid-Open No. 3-57575, Japanese Patent Laid-Open No. 4-1820789, etc.). In this electron beam welding, as shown in FIG. 8, the welding open ends 8 and 9 are formed in advance in the conductor pipe 6 and the terminal component 7, and the weld metal between these welding open ends 8 and 9 is welded. According to the amount, a ring-shaped welding solder 11 of 0.2 to 2.0 mm is inserted. During the welding, the welding braze 11 is melted by the electron beam 12 to produce the weld metal 10, and the open welding ends 8 and 9 are filled to integrate the conductor pipe 6 and the terminal component 7. Is bonded.
이 때, 전자 빔(12)은 편향 코일(13)에 의해 용접 개방단의 폭에 맞추어 왕복한다. 그리고 부호 14는 전자 빔을 집속시키기 위한 집속 코일을 나타내고 있다. 이와 같은 전자 빔 용접은 MIG 용접과 비교해서 에너지 밀도가 높아서 용접해 들어가는 깊이는 같더라도, 용접 금속(10)의 폭은 대폭적으로 좁게 할 수 있으며, 더구나 같은 용접 땜재를 사용한 경우에도 용접 땜재를 모재에 의해 많이 희석할 수 있고, 이 때문에 용접 금속(10)의 조성이 Si 0.45∼5.35%, Mg 0.15∼0.87%가 되도록 조절할 수 있는 이점이 있다.At this time, the electron beam 12 is reciprocated by the deflection coil 13 to match the width of the welding open end. Reference numeral 14 denotes a focusing coil for focusing the electron beam. Such electron beam welding has a higher energy density compared to MIG welding, but even though the welding depth is the same, the width of the welding metal 10 can be significantly narrowed. Moreover, even when the same welding solder is used, the welding solder is used as the base material. It can dilute a lot, and there exists an advantage that it can adjust so that the composition of the weld metal 10 may be 0.45-5.35% of Si, and 0.15-0.87% of Mg.
상술한 전자 빔 용접법에 의한 도체의 용접에 있어서는 모재의 희석률이 60%(도 9 참조)정도로 높으나, 용접 속도도 비교적 높고 용접 금속(10) 중에 용접 땜재(11)의 교반이 충분히 이루어지지 않아서, Si 또는 Mg의 분포에 편차가 생기기 쉬워진다. 특히 용접 금속/모재의 계면에서는 Si량 또는 Mg량의 저하가 현저해서, 이 부분에서 용접 균열을 일으킬 가능성이 있다.In the welding of the conductor by the electron beam welding method described above, the dilution rate of the base material is as high as 60% (see Fig. 9), but the welding speed is also relatively high, and the welding solder material 11 is not sufficiently stirred in the welding metal 10. Deviation tends to occur in the distribution of, Si, or Mg. In particular, at the interface of the weld metal / base metal, the decrease in the amount of Si or the amount of Mg is remarkable, and there is a possibility of causing a welding crack in this portion.
따라서 본 발명의 목적은 용접 금속 중 Si 또는 Mg의 분포를 균일하게 유지하여 용접 균열이 발생하는 것을 방지토록 한 도체의 용접 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for welding a conductor to maintain a uniform distribution of Si or Mg in the weld metal to prevent welding cracks from occurring.
도 1은 본 발명의 용접 방법에 의한 장치의 구성을 나타낸 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which shows the structure of the apparatus by the welding method of this invention.
도 2는 본 발명의 용접 방법으로 얻어지는 모재의 희석률을 나타내기 위한 도면.2 is a view for showing the dilution rate of the base material obtained by the welding method of the present invention.
도 3은 본 발명에 관한 용접 개방단 및 용접 땜재를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing a welding open end and a welding solder according to the present invention.
도 4는 본 발명에 관한 용접 개방단 및 용접 땜재를 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view showing a welding open end and a welding solder according to the present invention.
도 5는 본 발명의 용접 방법으로 얻어지는 모재의 용접 상태를 나타내는 모식도.It is a schematic diagram which shows the welding state of the base material obtained by the welding method of this invention.
도 6은 본 발명에 관한 용접 땜재의 형성 방법을 나타낸 모식도.6 is a schematic view showing a method of forming a welding solder according to the present invention.
도 7은 도체의 MIG 용접 방법을 나타낸 모식도.The schematic diagram which shows the MIG welding method of a conductor.
도 8은 종래의 도체의 전자 빔 용접 방법을 나타낸 모식도.8 is a schematic view showing an electron beam welding method of a conventional conductor.
도 9는 종래의 용접 방법으로 얻어지는 모재의 희석률을 나타내기 위한 도면.The figure for showing the dilution rate of the base material obtained by the conventional welding method.
[부호의 설명][Description of the code]
6 도체 파이프6 conductor pipe
7 단자 부품7 terminal parts
8, 9, 16, 17, 18, 19 용접 개방단8, 9, 16, 17, 18, 19 welded open ends
10 용접 금속10 weld metal
11, 20, 21, 25 용접 땜재11, 20, 21, 25 welding solder
22 용접 토치22 welding torch
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자들은 연구를 실시한 결과, 다음과 같은 용접 방법을 발견하였다. 즉 알루미늄 합금으로 되는 도체 파이프의 용접 개방단과, 알루미늄 합금으로 되는 단자 부품의 용접 개방단 사이에 알루미늄 합금으로 되는 용접 땜재를 삽입하고, 전자 빔 또는 레이저 빔을 용접 땜재에 조사하여 쌍방의 부품을 일체로 용접함에 있어서, 용접 금속에 대하여 모재의 희석률을 일정한 범위 내로 제한하도록 전자 빔 또는 레이저 빔을 조사해서, 용접 금속 중 Si량이 중량 퍼센트로 5.35∼12.0%가 되도록 한 것이다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the present inventors conducted the research and discovered the following welding method. That is, a welding solder made of aluminum alloy is inserted between the welding open end of the conductor pipe made of aluminum alloy and the welding open end of the terminal part made of aluminum alloy, and the two parts are integrated by irradiating the welding solder with an electron beam or a laser beam. In the welding process, an electron beam or a laser beam is irradiated so as to limit the dilution ratio of the base metal to the weld metal within a predetermined range, so that the amount of Si in the weld metal is 5.35 to 12.0% by weight.
이 용접 방법에서는 용접 금속 중 Si량이 증가함으로써 Si 분포의 편차가 적어져서, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the variation of Si distribution becomes small by increasing the amount of Si in a weld metal, and the welding crack in the interface of a weld metal / base material can be reduced.
또 이 용접 방법에서는 모재의 희석률이 60%에 달하지 않는 값을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이 희석률을 유지하기 위해서는 용접 땜재의 두께가 얇을 경우 Si량이 원하는 값으로 되지 않기 때문에 두께 0.5mm를 초과하는 용접 땜재가 필요하다.Moreover, in this welding method, it is preferable to maintain the value which the dilution rate of a base material does not reach 60%. In order to maintain this dilution rate, since the amount of Si does not become a desired value when the thickness of a welding solder material is thin, the welding solder material exceeding 0.5 mm in thickness is required.
또한 바람직하기로는 도체 파이프의 용접 개방단을 계단 형상으로 형성하고, 또 단자 부품의 용접 개방단을 계단 형상으로 형성해서, 쌍방의 계단 형상의 용접 개방단 사이에 그 계단 형상에 맞추어서 만들어진 용접 땜재를 삽입하여 쌍방의 부품을 용접한다.Also preferably, the welding open end of the conductor pipe is formed in a stepped shape, and the welding open end of the terminal component is formed in a stepped shape, and a welding solder made in accordance with the step shape between the stepped welding open ends of both steps is formed. We insert and weld both parts.
이 용접 방법에서는 모재의 희석률이 더욱 낮아져서 Si가 크게 증가함으로써 Si 분포의 편차가 적어지고, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the dilution rate of the base material is further lowered so that Si is greatly increased, so that the variation in the Si distribution is small, and the welding crack at the interface of the weld metal / base material can be reduced.
또한 바람직하기로는 도체 파이프의 용접 개방단을 삼각형 형상으로 형성하고, 또 단자 부품의 용접 개방단을 삼각형 형상으로 형성해서, 쌍방의 삼각형 형상의 용접 개방단 사이에 그 삼각형 형상에 맞추어서 만들어진 용접 땜재를 삽입하여 쌍방의 부품을 용접한다.Preferably, the welding open end of the conductor pipe is formed in a triangular shape, and the welding open end of the terminal component is formed in a triangular shape, and a welding solder material made in accordance with the triangular shape between the two triangular welding open ends is formed. We insert and weld both parts.
이 용접 방법에서는 모재의 희석률이 더욱 낮아져서 Si가 크게 증가함으로써 Si 분포의 편차가 적어져서, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the dilution rate of the base material is further lowered, and Si is greatly increased, resulting in less variation in the Si distribution, thereby reducing weld cracking at the interface of the weld metal / base material.
또한 본 발명자들은 알루미늄 합금으로 되는 도체 파이프의 용접 개방단과,알루미늄 합금으로 되는 단자 부품의 용접 개방단 사이에 알루미늄 합금으로 되는 용접 땜재를 삽입하고, 전자 빔 또는 레이저 빔을 용접 땜재에 조사하여 쌍방의 부품을 일체로 용접함에 있어서, 용접 개방단과 접하는 용접 땜재의 양 연단부 부분을 용접 땜재에 치우치게 빔 중심을 맞추어서 전자 또는 레이저 빔을 조사하는 방법이 바람직하다는 것을 발견하였다.In addition, the present inventors insert a welding solder made of an aluminum alloy between the weld open end of the conductor pipe made of aluminum alloy and the weld open end of the terminal component made of aluminum alloy, and irradiate the welding solder with an electron beam or a laser beam. In integrally welding a part, it has been found that a method of irradiating electrons or laser beams by centering the beam so that both ends of the welding solder material in contact with the welding open end is oriented to the welding solder material is preferable.
이 용접 방법에서는 모재의 희석률이 낮아지고, 용접 금속 중 Si량이 증가하여 Si 분포의 편차가 개선되는 결과, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the dilution rate of the base material is lowered, the amount of Si in the weld metal is increased, and the variation of the Si distribution is improved, so that the welding crack at the interface of the weld metal / base material can be reduced.
또 본 발명자들은 알루미늄 합금으로 되는 도체 파이프의 용접 개방단과, 알루미늄 합금으로 되는 단자 부품의 용접 개방단 사이에 Al-Mg계 합금으로 되는 용접 땜재를 삽입하고, 전자 빔 또는 레이저 빔을 용접 땜재에 조사하여 쌍방의 부품을 일체로 용접함에 있어서, 용접 금속 중 Mg량이 중량 퍼센트로 0.87∼5.0%가 되도록 조절하는 방법이 바람직하다는 것을 발견하였다.The present inventors insert a welding solder made of Al-Mg alloy between the welding open end of the conductor pipe made of aluminum alloy and the welding open end of the terminal part made of aluminum alloy, and irradiates the welding solder with an electron beam or a laser beam. In the case of welding both parts together, it has been found that a method of controlling the amount of Mg in the weld metal to be 0.87 to 5.0% by weight percentage is preferable.
이 용접 방법에서는 용접 금속 중 Mg량이 증가함으로써 Mg 분포의 편차가 적어져서, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the Mg amount in the weld metal increases, so that the variation in the Mg distribution decreases, so that the welding crack at the interface of the weld metal / base metal can be reduced.
또한 알루미늄 합금으로 되는 도체 파이프의 용접 개방단과, 알루미늄 합금으로 되는 단자 부품의 용접 개방단 사이에 Al-Mg-Si계 합금으로 되는 용접 땜재를 삽입하고, 전자 빔 또는 레이저 빔을 용접 땜재에 조사하여 쌍방의 부품을 일체로 용접함에 있어서, 용접 금속 중 Mg량 또는 Si량이 각각 중량 퍼센트로 0.87∼2.0% 및 1.2∼4.8%가 되도록 조절하는 방법이 바람직하다는 것을 발견하였다.A welding solder made of Al-Mg-Si alloy is inserted between the welding open end of the conductor pipe made of aluminum alloy and the welding open end of the terminal component made of aluminum alloy, and the electron beam or laser beam is irradiated to the welding solder material. In integrally welding both parts, it has been found that a method of controlling the amount of Mg or Si in the weld metal to be 0.87 to 2.0% and 1.2 to 4.8% in weight percent, respectively, is preferable.
이 용접 방법에서는 용접 금속 중 Mg량 및 Si량이 각각 증가함으로써 Mg 분포 및 Si 분포의 편차가 적어져서, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the Mg amount and the Si amount in the weld metal are increased, respectively, so that the variation in the Mg distribution and the Si distribution is reduced, so that the welding crack at the interface of the weld metal / base metal can be reduced.
또한 바람직하기로는 도체 파이프의 용접 개방단을 계단 형상으로 형성하고, 또 단자 부품의 용접 개방단을 계단 형상으로 형성해서, 쌍방의 계단 형상의 용접 개방단 사이에 그 계단 형상에 맞추어서 만들어진 용접 땜재를 삽입하여 쌍방의 부품을 용접한다.Also preferably, the welding open end of the conductor pipe is formed in a stepped shape, and the welding open end of the terminal component is formed in a stepped shape, and a welding solder made in accordance with the step shape between the stepped welding open ends of both steps is formed. We insert and weld both parts.
이 용접 방법에서는 모재의 희석률이 더욱 낮아져서 Mg 그리고 Mg 및 Si가 크게 증가함으로써 Mg 분포 그리고 Mg 및 Si 분포의 편차가 적어져서, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the dilution rate of the base material is further lowered so that Mg and Mg and Si are greatly increased, so that the variation of the Mg distribution and the Mg and Si distribution is small, so that the welding crack at the interface of the weld metal / base material can be reduced.
또한 바람직하기로는 도체 파이프의 용접 개방단을 삼각형 형상으로 형성하고, 또 단자 부품의 용접 개방단을 삼각형 형상으로 형성하여, 쌍방의 삼각형 형상의 용접 개방단 사이에 그 삼각형 형상에 맞추어서 만들어진 용접 땜재를 삽입해서 쌍방의 부품을 용접한다.Preferably, the welding open end of the conductor pipe is formed in a triangular shape, and the welding open end of the terminal component is formed in a triangular shape, and a welding solder material made in accordance with the triangular shape is formed between the two triangular welding open ends. We insert and weld both parts.
이 용접 방법에서는 모재의 희석률이 더욱 낮아져서 Mg 그리고 Mg 및 Si가 크게 증가함으로써 Mg 분포 그리고 Mg 및 Si 분포의 편차가 적어져서, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열을 감소시킬 수 있다.In this welding method, the dilution rate of the base material is further lowered so that Mg and Mg and Si are greatly increased, so that the variation of the Mg distribution and the Mg and Si distribution is small, so that the welding crack at the interface of the weld metal / base material can be reduced.
또 발명자들은 도체 파이프 및 단자 부품의 용접 개방단에 알루미늄 합금으로 되는 용접 땜재 혹은 Al-Mg계 합금으로 되는 용접 땜재 또는 Al-Mg-Si계 합금으로 되는 용접 땜재를 살붙임(buildup) 또는 용융 분사(이하 '용사'로 약칭함)에 의해 형성하는 방법이 유효하다는 것을 발견하였다.In addition, the inventors buildup or melt spray the welding solder made of aluminum alloy, the welding solder made of Al-Mg alloy, or the welding solder made of Al-Mg-Si alloy at the welding open end of conductor pipe and terminal parts. (Hereinafter abbreviated as 'spray') was found to be effective.
이 용접 방법에서는 용접 땜재의 단면 형상에 구애될 필요가 없어져서, 자유로운 형상으로 결정할 수 있다. 용접 땜재의 단면 형상은 개방단 형상에 가깝게 할 수 있어서, 모재의 희석률을 더욱 낮게 할 수 있다. 따라서 용접 금속 중 Si량 또는 Mg량을 증가시킬 수 있어서, 용접 균열을 방지할 수 있다.In this welding method, it is not necessary to be particular about the cross-sectional shape of a welding solder material, and can determine to a free shape. The cross-sectional shape of a welding solder material can be made close to an open end shape, and can also lower the dilution rate of a base material. Therefore, the amount of Si or Mg in the weld metal can be increased, so that weld cracking can be prevented.
이 용접 첨가제의 형상은 여러 가지 방법으로 실시할 수 있다. 화염 용사법, 고속 화염 용사법, 대기 플라즈마 용사법, 감압 플라즈마 용사법 중 어느 것을 이용하여도 좋으며, 바람직한 형상의 용접 땜재를 형성할 수 있다.The shape of this welding additive can be implemented by various methods. Any of the flame spraying method, the high speed flame spraying method, the atmospheric plasma spraying method, and the reduced pressure plasma spraying method may be used, and the welding solder material of a preferable shape can be formed.
[발명의 실시 형태][Embodiment of the Invention]
(실시예 1)(Example 1)
도 1에 용접의 시공에 사용된 장치의 구성을 나타낸다. 장치는 용접 전원(1)을 갖추며, 이 용접 전원(1)에 필라멘트(15)가 접속되어 있다. 전자 빔(12)은 이 필라멘트(15)를 통해서 조사하도록 구성되어 있다. Al-Mg-Si계 합금으로 되는 도체 파이프(6) 및 단자 부품(7)에 용접 개방단(8, 9)을 가공하고, 직선 형상의 용접 개방단(8, 9) 사이에 링 형상의 용접 땜재(11)를 삽입하여 편광 코일(13)로 전자 빔(12)을 왕복시키면서 용접 땜재(11)를 용융해서 용접하였다.The structure of the apparatus used for the construction of welding is shown in FIG. The apparatus has a welding power source 1, and a filament 15 is connected to the welding power source 1. The electron beam 12 is configured to irradiate through this filament 15. Welding open ends 8 and 9 are machined into a conductor pipe 6 and a terminal part 7 made of an Al-Mg-Si alloy, and ring-shaped welding is performed between the straight weld open ends 8 and 9. The welding material 11 was melted and welded by inserting the solder material 11 and reciprocating the electron beam 12 with the polarizing coil 13.
이 용접 중에는 용접 금속(10)에 대한 모재의 희석률을 제한하여 실시하였다. 용접 땜재(11)의 판 두께가 0.5mm 이하에서는 희석률이 60%를 초과하였으나, 판 두께가 0.5mm를 초과한 때부터 원하는 낮은 희석률(도 2 참조)이 얻어진다는 것이 확인되었다. 용접 땜재(11)의 판 두께를 변화시켜서 용접했을 때의용접 금속(10) 중 Si 및 Mg의 성분의 변화하는 정도가 표 1에 나타나 있다. 이 표 1에는 비교를 위해 종래의 방법으로 얻어진 결과도 나타나 있다.During this welding, the dilution ratio of the base metal to the weld metal 10 was limited. When the plate | board thickness of the welding solder material 11 was 0.5 mm or less, the dilution rate exceeded 60%, but it turned out that the desired low dilution rate (refer FIG. 2) is obtained from the time when plate | board thickness exceeds 0.5 mm. Table 1 shows the degree of change in the components of Si and Mg in the welding metal 10 when the plate thickness of the welding solder 11 is changed and welded. Table 1 also shows the results obtained by conventional methods for comparison.
종래 기술에 의한 방법에 비해서 Si량이 증가하고, 중량 퍼센트로 5.35∼12.0%까지 높일 수 있다는 것이 확인되었다. Si량이 증가함으로써 Si 분포의 편차가 적어져서, 용접 금속/모재의 계면에서의 용접 균열이 감소한다는 것이 확인되었다. 그리고 용접부에는 어떠한 결함도 발생하지 않았었다.It was confirmed that the amount of Si increased compared with the method by the prior art, and it can raise to 5.35-12.0% by weight percentage. It was confirmed that the variation in the Si distribution decreases as the amount of Si increases, so that the welding crack at the interface of the weld metal / base metal decreases. And no defects occurred in the weld.
(실시예 2)(Example 2)
실시예 1보다도 더욱 희석률을 억제하기 위해서 도 3에 나타낸 계단형의 용접 개방단(16, 17) 및 도 4에 나타낸 삼각형의 용접 개방단(18, 19)을 가공하고, 용접 개방단(16, 17) 및 용접 개방단(18, 19) 사이에 계단 형상에 맞추어서 만들어진 용접 땜재(20) 및 삼각형 형상에 맞추어서 만들어진 용접 땜재(21)를 삽입하여 전자 빔(12)을 왕복시키면서 용접 땜재(20) 및 용접 땜재(21)를 용융해서 용접하였다.In order to further suppress the dilution rate than the first embodiment, the stepped weld open ends 16 and 17 shown in FIG. 3 and the triangular weld open ends 18 and 19 shown in FIG. 4 are machined, and the weld open end 16 is shown. A welding solder 20 made in accordance with the step shape and a welding solder 21 made in the shape of a triangle between the welding opening ends 18 and 19 and the welding open ends 18, 19 while reciprocating the electron beam 12. ) And the welding solder material 21 were melted and welded.
링 형상의 용접 땜재(11)를 사용한 실시예 1의 것에 비해서 계단 형상의 용접 개방단(16, 17)에 맞추어서 만들어진 용접 땜재(20) 및 삼각형 형상의 용접 개방단(18, 19)에 맞추어서 만들어진 용접 땜재(21)를 사용하는 용접은 모재의 희석률이 더욱 낮아져서, Si량이 증가하여 Si 분포를 균일하게 유지하는 점에서 바람직하다는 것이 확인되었다.Compared to the first embodiment using the ring-shaped welding solder 11, the welding solder 20 and the triangle-shaped welding opening 18, 19 made to match the step-shaped welding open end (16, 17) It was confirmed that welding using the welding brazing material 21 is preferable in that the dilution rate of the base material is further lowered, so that the amount of Si increases and the Si distribution is kept uniform.
또 링 형상의 용접 땜재(11)로는 어려웠던 용접 금속(10)이 작은 용접에서도 충분한 양의 Si를 확보할 수 있음을 알았다.Moreover, it turned out that the welding metal 10 which was difficult with the ring-shaped welding solder 11 can ensure sufficient amount of Si even in small welding.
(실시예 3)(Example 3)
모재의 희석률을 억제하기 위해 용접 땜재의 용접 개방단과 접하는 양 연단부를 용접하는 방법을 연구하였다. 도 5에 용접 땜재(11)의 양 연단부에 전자 빔(12)을 조사하여 얻은 용접부를 나타낸다. 도체 파이프(6) 및 단자 부품(7)에는 미리 링 형상의 용접 땜재(11)에 맞추어서 직선 형상의 용접 개방단(8, 9)을 가공하였다. 전자 빔(12)은 처음에 용접 개방단(8)과 접하는 용접 땜재(11)의 연단부를 용접 땜재(11)에 치우치게 빔 중심을 맞추어서 조사하여, 모재(도체 파이프(6))의 용융을 억제하였다. 이어서 전자 빔(12)은 용접 개방단(9)과 접하는 용접 땜재(11)의 연단부를 용접 땜재에 치우치게 빔 중심을 맞추어서 조사하여, 모재(단자 부품(7))의 용융을 억제하였다.In order to suppress the dilution rate of the base material, a method of welding both ends of the welding contact with the welding open end of the welding solder is studied. FIG. 5 shows a welded portion obtained by irradiating the electron beam 12 on both ends of the weld brazing material 11. In the conductor pipe 6 and the terminal component 7, the straight weld open ends 8 and 9 were machined in advance in accordance with the ring-shaped welding solder 11. The electron beam 12 initially irradiates the edge of the welding brazing material 11 that is in contact with the welding open end 8 with the welding center 11 centered on the beam center to suppress melting of the base metal (conductor pipe 6). It was. Subsequently, the electron beam 12 irradiated the edge part of the welding solder material 11 which contact | connects the welding open end 9 to the welding solder material centering on the beam center, and suppressed melting of the base material (terminal part 7).
이와 같은 용접 방법에 있어서도 모재의 희석률이 낮아진다는 것이 확인되었다. 그 결과, 용접 금속(10) 중 Si량이 증가해서 Si 분포가 개선되어, 용접 균열을 감소시킬 수 있다는 것이 확인되었다.It was confirmed that the dilution rate of a base material also falls in such a welding method. As a result, it was confirmed that the amount of Si in the weld metal 10 was increased to improve the Si distribution, thereby reducing weld cracking.
(실시예 4)(Example 4)
실시예 1의 장치를 사용하여 Al-Mg계 합금으로 되는 용접 땜재(11)를 도체 파이프(6)의 용접 개방단(8)과 단자 부품(7)의 용접 개방단(9) 사이에 삽입하여, 전자 빔(12)을 왕복시키면서 용접 땜재(11)를 용융해서 용접하였다. 용접 금속(10) 중 Mg량이 중량 퍼센트로 0.87∼5.0%가 되도록 조절하였다.Using the apparatus of Example 1, a welding brazing material 11 made of an Al-Mg alloy is inserted between the welding open end 8 of the conductor pipe 6 and the welding open end 9 of the terminal component 7. The welding brazing material 11 was melted and welded while reciprocating the electron beam 12. The amount of Mg in the weld metal 10 was adjusted to 0.87 to 5.0% by weight.
또 Al-Mg-Si계 합금으로 되는 용접 땜재(11)를 도체 파이프(6)의 용접 개방단(8)과 단자 부품(7)의 용접 개방단(9) 사이에 삽입하여, 전자 빔(12)을 왕복시키면서 용접 땜재(11)를 용융해서 용접하였다. 용접 금속(10) 중 Mg량이 중량 퍼센트로 0.87∼2.0%, Si량이 1.2∼4.8%가 되도록 조절하였다.In addition, a welding solder material 11 made of an Al-Mg-Si-based alloy is inserted between the welding open end 8 of the conductor pipe 6 and the welding open end 9 of the terminal component 7 to form an electron beam 12. ), The welding solder 11 was melted and welded. The amount of Mg in the weld metal 10 was adjusted so as to be 0.87 to 2.0% by weight and Si to 1.2 to 4.8% by weight.
Mg의 단독 첨가 그리고 Mg 및 Si의 첨가에 의해 용접 금속(10) 중 Mg량 그리고 Mg량 및 Si량을 증가시킬 수 있어서, 용접 균열의 방지에 유효하다는 것이 확인되었다.By the addition of Mg alone and the addition of Mg and Si, the amount of Mg and the amount of Mg and Si in the weld metal 10 can be increased, and it is confirmed that it is effective for the prevention of weld cracking.
(실시예 5)(Example 5)
첨가재를 여러 가지로 변경하여 실시한 연구 및 고 에너지 빔의 조사 위치를 변경하는 연구와 함께 미리 가공된 용접 개방단에 살붙임 또는 용사법을 이용해서 용접 땜재를 형성하는 방법도 연구하였다. 도 6에 대기 플라즈마 용사법으로 형성한 용접 땜재의 일례를 나타낸다. 용접 토치(22)로부터 아크(23)를 발생시켜서 용접 땜재인 분말(24)을 가열하여, 용사에 의해 단자 부품(7)의 용접 개방단(9)에 용접 땜재(25)를 형성하였다.Along with the study of changing the additive material and changing the irradiation position of the high energy beam, the method of forming the welding solder by using the spraying or spraying method on the preprocessed welding open end was also studied. An example of the welding solder material formed by the atmospheric plasma spraying method is shown in FIG. An arc 23 was generated from the welding torch 22 to heat powder 24, which is a welding brazing material, to form a welding brazing material 25 at the welding open end 9 of the terminal component 7 by thermal spraying.
이 방법에 있어서는 용사에 의해 용접 땜재를 형성하기 때문에 용접개방단(9)의 형상은 자유롭게 결정할 수 있다. 그리고 실시예 1, 2, 3의 용접 방법에서 사용된 용접 개방단에도 적용할 수가 있다.In this method, since the welding brazing material is formed by thermal spraying, the shape of the welding opening end 9 can be freely determined. And it can apply also to the welding open end used by the welding method of Example 1, 2, 3.
이 방법을 사용함으로써, 용접 땜재(11)는 개방단 형상에 보다 가깝게 할 수 있어서, 모재의 희석률을 더욱 낮게 할 수 있다. 예를 들어 같은 단면적을 갖는 링 형상의 용접 땜재(11)에 비해서도 용접 금속(10) 중 Si량을 증가시킬 수 있어서, 용접 균열의 방지에 유효 하다는 것이 확인되었다.By using this method, the welding solder material 11 can be made closer to the open end shape, and the dilution rate of the base material can be further lowered. For example, compared with the ring-shaped welding solder material 11 having the same cross-sectional area, the amount of Si in the welding metal 10 can be increased, and it is confirmed that it is effective for preventing welding cracks.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 고 에너지 빔으로 용접 땜재를 집중적으로 용융시켜서, 용접 금속에 대한 모재의 희석률을 일정한 범위 내로 제한하도록 하였으므로, 용접 금속 중 Si 또는 Mg의 분포를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 알루미늄제 도체의 접합부에서 용접 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.As described above, the present invention concentrates the welding brazing material with a high energy beam to limit the dilution ratio of the base metal to the welding metal within a certain range, thereby maintaining a uniform distribution of Si or Mg in the welding metal. Therefore, according to this invention, it can prevent that a welding crack generate | occur | produces in the junction part of an aluminum conductor.
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